CN104371147A - 一种轮胎胎面胶材料及其生产方法 - Google Patents

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王春节
王大伟
叶远青
王妮
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于淼
秦锴
姜云平
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Abstract

本发明公开了一种轮胎胎面胶材料及其生产方法。一种轮胎胎面胶材料，包括天然橡胶60-100份，合成橡胶0-40份，补强剂40-80份，高性能硫化胶粉5-30份，硫化剂0.5-3份，硫化促进剂1-5份，硫化活性剂3-10份，防老剂2-8份，所述的份数为重量份数。本发明将橡胶与高性能硫化胶粉、填充补强体系、硫化交联体系和其他配合剂相互均匀分散并通过硫化交联成互贯交联网络体系；通过共硫化形成牢固的界面层，保证胎面胶与胎肩胶、带束胶等相邻胶层之间具有优良的接合强力。

Description

一种轮胎胎面胶材料及其生产方法
技术领域
本发明涉及轮胎生产制造领域，尤其涉及一种冷冻法高性能硫化胶粉的轮胎胎面胶材料及其混炼生产方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，越来越多的废旧轮胎形成的“黑色污染”正在威胁着全人类的生存环境。越积越多的废旧轮胎长期露天堆放，不仅占用了大量土地，而且经过日晒雨淋，极易滋生蚊虫，传染疾病，此外还容易引起火灾。可见废旧轮胎是恶化自然环境、破坏植被生长、影响人类健康、危及地球生态环境的最有害垃圾之一，“黑色污染”造成的危害远远大于“白色污染”。因此，工业化程度较高的国家都在寻求最佳的废旧轮胎回收利用方法。
废旧轮胎属于不熔或难熔的高分子弹性材料，其高弹性、高韧性，在－50℃～+150℃范围内基本无变化。因此，废旧轮胎回收处理的难度远远大于其它固体废弃物。目前国内废旧轮胎的利用方式大致有两种，一是制造再生橡胶，二是制造硫化胶粉。实践证明，生产再生橡胶能耗大，且污染环境，目前工业发达国家已停止生产再生胶，转而研究开发精细橡胶粉生产***。精细橡胶粉生产是集环保与资源再生利用为一体的很有发展前途的回收方式。胶粉工业是废旧轮胎资源综合利用的方向，胶粉工业技术含量高，市场潜力大，具有广阔市场前景的新兴工业，也是发展循环经济的最佳利用形式。精细橡胶粉具备天然橡胶的弹性和再交联特性，可广泛应用于轮胎等橡胶制品生产、塑料改性、建材改性等领域。
发明内容
本发明提供了一种轮胎胎面胶材料及其生产方法，其克服了背景技术中所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：
一种轮胎胎面胶材料，包括天然橡胶60-100份，合成橡胶0-40份，补强剂40-80份，高性能硫化胶粉5-30份，硫化剂0.5-3份，硫化促进剂1-5份，硫化活性剂3-10份，防老剂2-8份，所述的份数为重量份数。
一实施例之中：所述的硫化活性剂采用硬脂酸和氧化锌，所述的硬脂酸1-4份，所述的氧化锌2-6份。
一实施例之中：还包括其它助剂，所述的其它助剂包括增塑剂和防焦剂中的至少一种。
一实施例之中：所述的高性能硫化胶粉目数大于120目。
一实施例之中：所述的高性能硫化胶粉为全钢载重子午线轮胎全胎高性能硫化胶粉。
一实施例之中：所述的补强剂选用炭黑。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：
一种应用所述的一种轮胎胎面胶材料的生产方法，所述的方法包括：
(1)第一段混炼：加入天然橡胶和合成橡胶，在40-90℃下混炼0.5-1.5min，然后加入炭黑和硫化胶粉混炼2-5min，清扫0.5-3min排胶，再加入硫化活性剂和防老剂混炼1-3min，排胶温度140-180℃；
(2)第二段混炼：加入第一段混炼胶和硫化促进剂及硫化促进剂，薄通多次下片；胶料在在平板硫化机上的硫化温度为140℃-175℃，硫化时间为15min-50min。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明将橡胶与高性能硫化胶粉、填充补强体系、硫化交联体系和其他配合剂相互均匀分散并通过硫化交联成互贯交联网络体系；通过共硫化形成牢固的界面层，保证胎面胶与胎肩胶、带束胶等相邻胶层之间具有优良的接合强力。在加工过程中，胶料的膨胀率低，半成品尺寸稳定性好。由于硫化胶粉可以在轮胎胎面胶表面形成微通道，可以使轮胎在硫化过程中，胶料内部的微量气体得到有效释放，降低了轮胎在硫化过程中由于微量气体而造成的外观缺陷，提高产品外观合格率。在不降低加工性能和轮胎使用性能的前提下,在胎面胶中冷冻法高性能硫化胶粉比再生橡胶或常温硫化胶粉的添加比例高，轮胎胎面胶物理机械性能好，可与天然橡胶及合成橡胶等固体橡胶共交联，适合于制备轮胎胎面胶。
具体实施方式
一种轮胎胎面胶材料，包括天然橡胶60-100份，合成橡胶0-40份，补强剂40-80份，高性能硫化胶粉5-30份，硫化剂0.5-3份，硫化促进剂1-5份，硫化活性剂3-10份，防老剂2-8份，其它助剂,所述的份数为重量份数。
所述的补强剂选用炭黑，或者，所述的填充补强剂为炭黑、白炭黑或两种混合使用。所述的促进剂为噻唑类、次磺酰胺类、胍类或几种混合使用。所述的防老剂为酚类防老剂、胺类防老剂或物理防老剂或几种混合使用。所述的硫化活性剂采用硬脂酸和氧化锌，所述的硬脂酸1-4份，所述的氧化锌2-6份。所述的其它助剂包括增塑剂和防焦剂中的至少一种。
所述的高性能硫化胶粉为全钢载重子午线轮胎全胎高性能硫化胶粉。本发明所采用的冷冻法高性能硫化胶粉，粒径为等于或大于120目的超微细胶粉，由于其粒径小，比轮胎中常用的常温法60目胶粉和80目胶粉具有更好的与通用橡胶的相容性能，与通用橡胶共混后，形成的交联过渡区小，减少了由于交联过渡区而导致的薄弱区域，提高了胶料的物理性能。冷冻法高性能硫化胶粉用于轮胎胎面胶配方不需要进行改性处理。冷冻法高性能硫化胶粉等量替代再生橡胶或常温法60目胶粉或80目胶粉，其胎面胶的性能优于含再生橡胶或常温法60目胶粉或80目胶粉胎面胶性能；冷冻法高性能硫化胶粉用量大于再生橡胶或常温法60目胶粉或80目胶粉5-10份时，其胎面胶的性能与含再生橡胶或常温法60目胶粉或80目胶粉胎面胶性能相当。
本发明含冷冻法高性能硫化胶粉轮胎胎面胶组合物的混炼方法，包括以下两段混炼步骤：
(1)第一段混炼：加入天然橡胶、合成橡胶，在40-90℃下混炼0.5-1.5min，然后加入炭黑和硫化胶粉混炼2-5min，清扫0.5-3min排胶，再加入氧化锌、硬脂酸、防老剂及防焦剂等小料混炼1-3min，排胶温度140-180℃；
(2)第二段混炼：加入第一段混炼胶和硫黄及促进剂，薄通6次下片。胶料在在平板硫化机上的硫化温度为140℃-175℃，硫化时间为15min-50min。
本发明突出的实制得的质性特点和显著效果可以从下述的实施例得以体现，但它们不是对本发明做任何限制。
实施例一
上述各实施例配方的制备工艺如下：
第一段混炼：加入天然橡胶60℃下，混炼0.5min；再加入炭黑和硫化胶粉，混炼3min，清扫1.5min；然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂及防焦剂等小料混炼1.5min，排胶，排胶温度150-170℃；
第二段混炼：加入一段混炼胶和硫黄及促进剂，薄通6次下片。胶料在在平板硫化机上的硫化条件为151℃×25min。
从各实施例得到的测试数据如下：
从以上实施例和对比例试验数据可以看出，实施例配方与对比例配方相比：胶料门尼粘度略大，挤出后胎面胶膨胀率小，尺寸稳定性好，胶料的硫化特性相近。硫化胶物理机械性能中硬度、扯断伸长率、拉伸强度和压缩疲劳温升相近，300％定伸应力和撕裂强度均较优，说明有较好的硫化胶物理机械性能；回弹性较大、滚动阻力低、耐磨性高，屈挠疲劳性能好，可以延缓轮胎在行驶过程的热累积而导致的轮胎损坏，延长轮胎寿命，同时有利于轮胎节能降耗。
另外由试验数据可以看出，高性能硫化胶粉等量替代再生橡胶时，实施例配方胎面胶性能优于对比例配方；高性能硫化胶粉用量较大时，实施例配方胎面胶性能与对比例配方相当；表明高性能硫化胶粉可以高于再生胶用于胎面胶配方，本发明配方可满足轮胎胎面胶使用的要求。
实施例2
上述各实施例配方的制备工艺如下：
第一段混炼：加入天然橡胶60℃下混炼0.5min；再加入炭黑和硫化胶粉混炼3min，清扫1.5min；然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂及防焦剂等小料混炼1.5min，排胶，排胶温度150-170℃；
第二段混炼：加入一段混炼胶和硫黄及促进剂，薄通6次下片。胶料在在平板硫化机上的硫化条件为151℃×30min。
从各实施例得到的测试数据如下：
从以上实施例和对比例试验数据可以看出，实施例配方与对比例配方相比：高性能硫化胶粉等量或增量替代常温60目和常温80目胶粉时，实施例配方混炼胶的门尼粘度、硫化特性与对比例配方1和对比例配方2相当；硫化胶硬度、扯断伸长率、撕裂强度、回弹性、耐磨性和耐切割性等性能与对比例配方1和对比例配方2无显著差异；滚动阻力下降，耐屈挠疲劳性能提高。本发明配方可满足轮胎胎面胶使用的要求。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种轮胎胎面胶材料，其特征在于：包括天然橡胶60-100份，合成橡胶0-40份，补强剂40-80份，高性能硫化胶粉5-30份，硫化剂0.5-3份，硫化促进剂1-5份，硫化活性剂3-10份，防老剂2-8份，所述的份数为重量份数。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述的硫化活性剂采用硬脂酸和氧化锌，所述的硬脂酸1-4份，所述的氧化锌2-6份。
3.根据权利要求1所述的一种轮胎胎面胶材料，其特征在于：还包括其它助剂，所述的其它助剂包括增塑剂和防焦剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述的高性能硫化胶粉目数大于120目。
5.根据权利要求1所述的一种轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述的高性能硫化胶粉为全钢载重子午线轮胎全胎高性能硫化胶粉。
6.根据权利要求1所述的一种轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述的补强剂选用炭黑。
7.一种根据权利要求1至6中任一权利要求所述的一种轮胎胎面胶材料的生产方法，其特征在于：所述的方法包括：
(1)第一段混炼：加入天然橡胶和合成橡胶，在40-90℃下混炼0.5-1.5min，然后加入炭黑和硫化胶粉混炼2-5min，清扫0.5-3min排胶，再加入硫化活性剂和防老剂混炼1-3min，排胶温度140-180℃；
(2)第二段混炼：加入第一段混炼胶和硫化促进剂及硫化促进剂，薄通多次下片；胶料在在平板硫化机上的硫化温度为140℃-175℃，硫化时间为15 min-50min。
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